多焦距光学对准装置及多片堆叠的衬底的对准方法
【专利摘要】本发明公开了一种多焦距光学对准装置，用以对多片堆叠的衬底进行对准，各衬底分别具有一对准记号。多焦距光学对准装置包括多个影像感测单元，分别用以接收各衬底上的对准记号的一对准影像，以及一分光器用以将各对准记号的对准影像分别传送到各影像感测单元。各影像感测单元具有不同的焦距。分光器具有一入光面以及多个出光面，衬底面对分光器的入光面，各影像感测单元分别面对分光器的出光面。
【专利说明】多焦距光学对准装置及多片堆叠的衬底的对准方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及一种光学对准装置(optical alignment apparatus)及其对准方法(alignment method)，特别涉及一种多焦距光学对准装置及利用多焦距光学对准装置对多片堆叠的衬底进行对准的方法。
【背景技术】
[0002]显示板主要由两片衬底与设置在两片衬底间的显示介质层所构成。举例而言，液晶显示板主要由阵列衬底、彩色滤光片衬底与液晶层所构成。此外，在现行的显示技术发展上，立体显示与触控输入为两大趋势。为了赋予显示板立体显示功能或是触控输入功能，显示板必须与立体显示板或是触控板结合。由上述可知,不论是显示板、立体显示板或是触控显示板，在组装过程中都必须面临到两片或更多片衬底之间的对准问题。一般而言，各衬底的对准通过预先制造在各衬底上的对准记号来进行，也就是说，利用影像感测组件接收衬底的对准记号的对准影像，再调整衬底之间的相对位置以完成对准。在进行高精度的对准贴合时，需使用高倍率透镜产生对准影像，然而由于高倍率透镜具有浅景深的特性，而无法同时观测到不同衬底的对准记号， 使得对准精度无法提高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的之一在提供一种多焦距光学对准装置及多片堆叠的衬底的对准方法，以提高衬底的对准精度。
[0004]本发明的一优选实施例提供一种多焦距光学对准装置，用以对多片堆叠的衬底进行对准，各衬底分别具有一对准记号。多焦距光学对准装置包括多个影像感测单元，分别用以接收各衬底上的对准记号的一对准影像，以及一分光器用以将各对准记号的对准影像分别传送到各影像感测单元。各影像感测单元具有不同的焦距。分光器具有一入光面以及多个出光面，衬底面对分光器的入光面，各影像感测单元分别面对分光器的出光面。
[0005]本发明的另一优选实施例提供一种多片堆叠的衬底的对准方法，包括下列步骤。提供上述多焦距光学对准装置。将衬底置放在分光器的入光面前。使衬底的对准记号分别位在对应的影像感测单元的一焦点上。依据影像感测单元接收到的对准影像调整衬底的相对位置以进行对准。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1绘示了本发明的第一优选实施例的多焦距光学对准装置的示意图。
[0007]图2绘示了本发明的一优选实施例的多片堆叠的衬底的对准方法的流程图。
[0008]图3绘示了本发明的第二优选实施例的多焦距光学对准装置的示意图。
[0009]图4绘示了本发明的第三优选实施例的多焦距光学对准装置的示意图。
[0010]其中，附图标记说明如下:
[0011]10多焦距光学对准装置 1、2 衬底[0012]1A、2A对准记号11,12影像感测单元[0013]1M、2M对准影像1M，、对准影像[0014]2M，[0015]20分光器20S入光面[0016]20A、20B出光面11FU2F焦距调整组件[0017]11A、12A影像感测组件[0018]50多焦距光学对准装置13影像感测单元[0019]13A影像感测组件13F焦距调整组件[0020]20C出光面[0021]60多焦距光学对准装置14,15影像感测单元[0022]14A、15A影像感测组件14FU5F焦距调整组件[0023]20D、20E出光面30步骤[0024]32步骤34步骤[0025]36步骤
【具体实施方式】
[0026]为使熟习本发明所属【技术领域】的一般技艺者能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的优选实施例，并配合所附图式，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。
[0027]请参考图1。图1绘示了本发明的第一优选实施例的多焦距光学对准装置的示意图。如图1所示，本实施例的多焦距光学对准装置10用以对多片堆叠的衬底进行对准，且本实施例以两个堆叠的衬底1、2为例，但衬底的数目并不以此为限。衬底1、2分别具有一对准记号1A、2A，且对准记号1A、2A位在不同平面上。多焦距光学对准装置10包括多个影像感测单元11、12，以及一分光器20。影像感测单元的数目与待进行对准的衬底的数目相同，因此本实施例中使用两个影像感测单元11、12。影像感测单元11、12分别用以接收衬底1、2上的对准记号1A、2A的对准影像1M、2M，且影像感测单元11、12具有不同的焦距。分光器20用以将对准记号1A、2A的对准影像1M、2M分别传送到影像感测单元11、12。在本实施例中，分光器20为一偏振光分光器(polarization beam splitter, PBS),其可依据光的偏振方向不同进行分光，例如S偏振光与P偏振光会被区分出朝向不同方向出光。分光器20并不限于偏振光分光器而可为其它各种类型的分光器。分光器20具有一入光面20S以及多个出光面20A、20B，其中衬底1、2面对分光器20的入光面20S，且衬底I较靠近分光器20，而衬底2较远离分光器20。此外，影像感测单元11、12分别面对分光器20的出光面20A、20B。[0028]在本实施例中，影像感测单元11包括一影像感测组件IlA用以接收对应的衬底I的对准记号IA的对准影像1M，以及一焦距调整组件IlF用以提供一焦距而使对应的对准影像IM成像在影像感测组件IlA ;影像感测单元12包括一影像感测组件12A用以接收对应的衬底2的对准记号2A的对准影像2M，以及一焦距调整组件12F用以提供另一不同的焦距而使对应的对准影像2M成像在影像感测组件12A。影像感测组件IlA与影像感测组件12A可分别包括一互补式金属氧化物半导体感测组件(CMOS sensor)或一电荷耦合感测组件((XD sensor)，但不以此为限而可为其它各种类型的感测组件。焦距调整组件11F、12F可为高倍率透镜，且焦距调整组件11F、12F可分别包括一光学定焦透镜，或是一变焦透镜例如一光学变焦透镜或一液晶透镜。
[0029]请再参考图2，并一并参考图1。图2绘示了本发明的一优选实施例的多片堆叠的衬底的对准方法的流程图。如图2所示，本发明的多片堆叠的衬底的对准方法包括下列步骤:
[0030]步骤30:提供图1的多焦距光学对准装置10 ；
[0031]步骤32:将衬底1、2置放在分光器20的入光面20S前；
[0032]步骤34:使衬底1、2的对准记号1A、2A分别位在对应的影像感测单元11、12的焦点上；以及
[0033]步骤36:依据影像感测单元11、12接收到的对准影像1M、2M调整衬底1、2的相对位置以进行对准。
[0034]在本实施例的多片堆叠的衬底的对准方法中，步骤34所述的使衬底1、2的对准记号1A、2A分别位在对应的影像感测单元11、12的焦点上可利用不同方式加以达成。举例而言，若焦距调整组件11F、12F为光学定焦透镜，则可利用调整衬底1、2的位置的方式使衬底1、2的对准记号1A、2A分别位在对应的影像感测单元11、12的焦点上。若焦距调整组件11F、12F为变焦透镜，则也可以利用调整影像感测单元11、12的焦距的方式使衬底1、2的对准记号1A、2A分别位在对应的影像感测单元11、12的焦点上。
[0035]如图1所示，当衬底1、2的对准记号1A、2A分别位在对应的影像感测单元11、12的焦点上后，对准记号IA的光线在经过分光器20后产生两个对准影像1M、1M’，而由于衬底I的对准记号IA位在影像感测单元11的焦点上，因此对准记号IA的对准影像IM会成像在影像感测单元11，而由于衬底I的对准记号IA不位在影像感测单元12的焦点上，因此对准记号IA的对准影像1M’不会成像在影像感测单元12 ;同理，对准记号2A的光线在经过分光器20后会产生两个对准影像2M、2M’，而由于衬底2的对准记号2A位在影像感测单元12的焦点上，因此对准记号2A的对准影像2M会成像在影像感测单元12，而由于衬底2的对准记号2A不位在影像感测单元11的焦点上，因此对准记号2A的对准影像2M’不会成像在影像感测单元11。在确定衬底1、2的位置后，即可调整衬底1、2的相对位置使得衬底1、2可以精确对准。
[0036]本发明的多焦距光学对准装置并不以上述实施例为限。下文将依序介绍本发明的其它优选实施例的多焦距光学对准装置，且为了方便比较各实施例的相异处并简化说明，在下文的各实施例中使用相同的符号标注相同的组件，且主要针对各实施例的相异处进行说明，而不再对重复部分进行赘述。
[0037]请参考图3。图3绘示了本发明的第二优选实施例的多焦距光学对准装置的示意图。如图3所示，与第一优选实施例相比较，本实施例的多焦距光学对准装置50包括三个影像感测单元11、12、13，以及一分光器20，用以对三片衬底进行对准。影像感测单元11、12、13分别包括一影像感测组件11A、12A、13A用以接收对应的衬底的对准记号的对准影像，以及一焦距调整组件11F、12F、13F用以提供一焦距而使对应的对准影像成像在影像感测组件11A、12A、13A。分光器20用以将不同的衬底的对准记号的对准影像分别传送到影像感测单兀11、12、13。分光器20可为一分光棱镜,其可分别将三片衬底(图未不)上的对准记号的对准影像传递到对应的影像感测单元11、12、13。例如在本实施侧中，分光器20为一 X棱镜(X cube)，但不以此为限而可为其它各种类型的分光器。分光器20具有一入光面20S以及三个出光面20A、20B、20C，其中衬底彼此堆叠并面对分光器20的入光面20S。此外，影像感测单元11、12、13分别面对分光器20的出光面20A、20B、20C。由于不同的衬底的对准记号分别位于影像感测单元11、12、13的焦点上，因此于进行对准时，影像感测单元11、12、13仅会接收到对应的衬底的对准记号的对准影像，借此确定三片衬底的相对位置。在确定三片衬底的位置后，即可调整三片衬底的相对位置而进行精确对准。
[0038]请参考图4。图4绘示了本发明的第三优选实施例的多焦距光学对准装置的示意图。如图4所示，与第一、第二优选实施例相比较，本实施例的多焦距光学对准装置60包括五个影像感测单元11、12、13、14、15，以及一分光器20，用以对五片衬底(图未示)进行对准。影像感测单元11、12、13、14、15分别包括一影像感测组件11A、12A、13A、14A、15A用以接收对应的衬底的对准记号的对准影像，以及一焦距调整组件I IF、12F、13F、14F、15F用以提供一焦距而使对应的对准影像成像在影像感测组件11A、12A、13A、14A、15A。分光器20用以将不同的衬底的对准记号的对准影像分别传送到影像感测单元11、12、13、14、15。分光器20可为一分光棱镜，其可分别将五片衬底上的对准记号的对准影像传递到对应的影像感测单兀11、12、13、14、15。例如在本实施侧中，分光器20可为一六边形偏振光分光器,但不以此为限而可为其它各种类型的分光器。分光器20具有一入光面20S以及五个出光面20A、20B、20C、20D、20E，其中衬底彼此堆叠并面对分光器20的入光面20S。此外，影像感测单元
11、12、13、14、15分别面对分光器20的出光面20A、20B、20C、20D、20E。由于不同的衬底的对准记号分别位在影像感测单元11、12、13、14、15的焦点上，因此在进行对准时，影像感测单元11、12、13、14、15仅会接收到对应的衬底的对准记号的对准影像，借此确定五片衬底的相对位置。在确定五片衬底的位置后，即可调整五片衬底的相对位置而进行精确对准。
[0039]本发明的多焦距光学对准装置用以对多片堆叠的衬底进行对准，其可应用在各类型具有堆叠衬底结构的面板，例如显示板、立体显示板与触控显示板等。值得说明的是多焦距光学对准装置的影像感测单元的数目与分光器的出光面的数目可视待对准的衬底数目而调整，而不以上述实施例所揭示者为限。
[0040]综上所述，本发明的多焦距光学对准装置使用多个影像感测单元并搭配分光器对多片衬底进行对准，由于各影像感测单元的焦距不同，因此可接受到对应的衬底的对准记号的对准影像用以进行精确对准。
[0041]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种多焦距光学对准装置，用以对多片堆叠的衬底进行对准，各该衬底分别具有一对准记号，所述多焦距光学对准装置之特征在于，包括:多个影像感测单元，分别用以接收各该衬底上的所述对准记号的一对准影像，其中各该影像感测单元具有不同的焦距；以及一分光器，用以将各该对准记号的所述对准影像分别传送到各该影像感测单元，其中所述分光器具有一入光面以及多个出光面，所述衬底面对所述分光器的所述入光面，各该影像感测单元分别面对所述分光器的所述出光面。
2.根据权利要求1所述的多焦距光学对准装置，其特征在于，各该影像感测单元包括一影像感测组件用以接收对应的所述衬底的所述对准记号的所述对准影像，以及一焦距调整组件用以提供所述焦距而使对应的所述对准影像成像于所述影像感测组件。
3.根据权利要求2所述的多焦距光学对准装置，其特征在于，各该焦距调整组件包括一光学定焦透镜。
4.根据权利要求2所述的多焦距光学对准装置，其特征在于，各该焦距调整组件包括一变焦透镜。
5.根据权利要求4所述的多焦距光学对准装置，其特征在于，各该焦距调整组件包括一光学变焦透镜或一液晶透镜。
6.根据权利要求1所述的多焦距光学对准装置，其特征在于，所述分光器包括一偏振光分光器或一分光棱镜。
7.根据权利要求2所述的多焦距光学对准装置，其特征在于，各该影像感测组件包括一互补式金属氧化物半导体感测组件或一电荷耦合感测组件。
8.一种多片堆叠的衬底的对准方法，包括:提供权利要求1所述的所述多焦距光学对准装置；将所述衬底置放于所述分光器的所述入光面前；使各该衬底的所述对准记号分别位于对应的所述影像感测单元的一焦点上；以及依据所述影像感测单元接收到的所述对准影像调整所述衬底的相对位置以进行对准。
9.根据权利要求8所述的多片堆叠的衬底的对准方法，其特征在于，使各该衬底的所述对准记号分别位于对应的所述影像感测单元的所述焦点上的步骤包括调整所述衬底的位置。
10.根据权利要求8所述的多片堆叠的衬底的对准方法，其特征在于，使各该衬底的所述对准记号分别位于对应的所述影像感测单元的所述焦点上的步骤包括调整所述影像感测单元的所述焦距。
【文档编号】G02B27/10GK103515275SQ201210204291
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】方崇仰, 叶家宏 申请人:东莞万士达液晶显示器有限公司, 胜华科技股份有限公司